基于碳基电容电池组的发供电独立系统的制作方法

本实用新型涉及发供电系统的技术领域，尤其涉及一种基于碳基电容电池组的发供电独立系统。

背景技术：

发供电独立系统也称为电网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负载、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。发供电独立系统是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，发供电独立系统是相对传统大电网的一个概念，是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，开发和延伸电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负载多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，使传统电网向智能电网过渡。

中国国家能源局制定的可再生能源发展规划中详细阐述了中国可再生能源发展的基本原则、发展目标和具体指标。按照“因地制宜、多能互补、灵活配置、经济高效”的思路，在可再生能源资源丰富和具备多元化利用条件的地区，结合智能电网技术，以解决当地供电问题为主，建设新能源电网工程，建立充分利用新能源发电的新型供用电模式。建设新能源电网示范工程，选择生态环保要求高、经济条件相对较好、可再生能源资源丰富的城市，采取统一规划、规范设计、有序建设的方式，支持在城区及各类产业园区推进新能源技术的综合示范应用，替代燃煤、柴油等传统的能源利用方式，形成新能源利用的区域优势。

现有发供电独立系统是由燃气轮机或柴油机为原动力，但随着能源危机的出现，导致石化能源的价格不断上涨，其电价也随之上升；有人尝试将铅酸蓄电池做为该系统的第一储备电源使用，实践中发现铅酸蓄电池组成的备用电源系统无法长时间满足动力负载稳定工作的需要。

技术实现要素：

本实用新型为解决发供电独立系统中铅酸蓄电池组成的备用电源系统无法长时间满足动力负载受控端稳定工作需要的技术问题，提供了一种基于碳基电容电池组的发供电独立系统，旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。

本实用新型提供了一种基于碳基电容电池组的发供电独立系统，包括：第一供电支路、第二供电支路及第一负载用电支路，所述第一供电支路包括第一发电机、第一充电机及二极管，所述第一充电机设置于所述第一发电机与所述二极管之间，所述第一充电机用于将所述第一发电机产生的交流电力转换为直流电力，所述二极管用于防止所述第二供电支路电流过大对所述第一发电机直流侧反冲；所述第二供电支路包括碳基电容电池组，所述第二供电支路与所述第一供电支路并联，共同为所述第一负载用电支路提供直流电力；所述第一负载用电支路包括一直流变换器及与所述直流变换器相连接的直流负载组件，所述直流变换器用于将所述第一供电支路及所述第二供电支路提供的直流电力转换为所述直流负载组件所需要的直流电力。

根据本实用新型的优选技术方案：还包括一第三供电支路，所述第三供电支路与所述第一供电支路及所述第二供电支路并联，共同为所述第一负载用电支路提供电力。

根据本实用新型的优选技术方案：所述第三供电支路包括风机供电系统及光伏组件供电系统，所述风机供电系统包括风机及与所述风机相连接的第二充电机，所述光伏组件供电系统包括太阳能光伏器，所述风机供电系统与所述光伏组件供电系统并联。

根据本实用新型的优选技术方案：所述第三供电支路还包括潮汐能供电系统、波浪能供电系统、海流能供电系统和/或海水温差能供电系统。

根据本实用新型的优选技术方案：还包括第二负载用电支路，所述第二负载用电支路与所述第一负载用电支路并联，所述第二负载用电支路包括一逆变器组及与所述逆变器组相连接的交流负载组件，所述逆变器组用于将所述第一供电支路、所述第二供电支路及所述第三供电支路产生的直流电力转换为交流电力传递给所述交流负载组件。

根据本实用新型的优选技术方案：所述逆变器组包括三个逆变器，且所述三个逆变器为并联连接，其中一个所述逆变器工作，另两个所述逆变器备用。

根据本实用新型的优选技术方案：还包括一备用的第二发电机，所述第二发电机与所述交流负载组件并联连接，所述第二发电机用于直接为所述交流负载组件提供交流电力。

根据本实用新型的优选技术方案：所述直流负载组件包括多个直流负荷，所述多个直流负荷为并联连接；所述交流负载组件包括多个交流负荷，所述多个交流负荷为并联连接。

根据本实用新型的优选技术方案：所述碳基电容电池组包括多个碳基电容电池，所述多个碳基电容电池之间为串联和/或并联的方式组合。

根据本实用新型的优选技术方案：所述碳基电容电池包括极板、位于所述极板之间的电解液，以及位于所述电解液中的电容纸或膜，所述极板包括：金属材料的集流体，以及涂覆于所述集流体上的碳锂混合纳米级多孔材料层，所述碳锂混合纳米级多孔材料层由纳米级多孔碳元素基材与锂粉混合而成，所述纳米级多孔碳元素基材采用高分子活性炭和/或石墨烯。

本实用新型的有益效果是：

通过提供一种基于碳基电容电池组的发供电独立系统，采用碳基电容电池组作为储备电源，碳基电容电池组中的碳基电容电池同时具有电容的性质和电池的特点，抗冲击性强，使用寿命长，工作温度高时碳基电容电池内部特性稳定，更佳的荷电保持能力及容量恢复能力，可以向铅酸电池一样长期浮充运行。

附图说明

图1为本实用新型基于碳基电容电池组的发供电独立系统内部结构图；

图2为碳基电容电池结构图。

其中，10、第一供电支路；101、第一发电机；102、第一充电机；103、二极管；20、碳基电容电池组；201、碳基电容电池；2011、极板；2012、电解液；2013、电容纸；30、第一负载用电支路；301、直流变换器；302、直流负载组件；40、第三供电支路；401、风机供电系统；4011、风机；4012、第二充电机；402、光伏组件供电系统；50、第二负载用电支路；501、逆变器组；502、交流负载组件；60、第二发电机。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一：

如图1所示，图1为本实用新型基于碳基电容电池组的发供电独立系统的内部结构图，一种基于碳基电容电池组的发供电独立系统，包括：第一供电支路10、第二供电支路及第一负载用电支路30，所述第一供电支路10包括第一发电机101、第一充电机102及二极管103，所述第一充电机102设置于所述第一发电机101与所述二极管103之间，所述第一充电机102用于将所述第一发电机101产生的交流电力转换为直流电力，所述二极管103用于防止所述第二供电支路电流过大对所述第一发电机101直流侧反冲。

本实施例中所述第二供电支路包括碳基电容电池组20，碳基电容电池组20同时可以存储第一供电支路10产生的多余电力，所述第二供电支路与所述第一供电支路10并联，共同为所述第一负载用电支路30提供直流电力；所述第一负载用电支路30包括一直流变换器301及与所述直流变换器301相连接的直流负载组件302，所述直流变换器301用于将所述第一供电支路10及所述第二供电支路提供的直流电力转换为所述直流负载组件302所需要的直流电力。

实施例二：

基于碳基电容电池组的发供电独立系统还包括一第三供电支路40，所述第三供电支路40与所述第一供电支路10及所述第二供电支路并联，共同为所述第一负载用电支路30提供电力。

本实施例中所述第三供电支路40包括风机供电系统401及光伏组件供电系统402，所述风机供电系统401包括风机4011及与所述风机4011相连接的第二充电机4012，所述光伏组件供电系统402包括太阳能光伏器，所述风机供电系统401与所述光伏组件供电系统402并联，其中，太阳能光伏器内部置有充电机，充电机目的是为了使其提供的电力存贮在一起能达到稳定的状态，避免在使用的过程中发生断断续续的现象。

近年来，随着风机发电机发电、太阳能组件发电等技术的发展，使得可再生能源发电得到了越来越多的利用，将可再生能源发电与发供电独立系统形式相结合的技术，是复杂度更高、应用前景更广阔的技术，成为了电力系统研究的新领域，本实施例中所述第三供电支路40还包括潮汐能供电系统、波浪能供电系统、海流能供电系统和/或海水温差能供电系统，这些供电系统都是并联连接，且都是自然的可再生资源。

基于碳基电容电池组的发供电独立系统还包括第二负载用电支路50，所述第二负载用电支路50与所述第一负载用电支路30并联，所述第二负载用电支路50包括一逆变器组501及与所述逆变器组501相连接的交流负载组件502，所述逆变器组501用于将所述第一供电支路10、所述第二供电支路及所述第三供电支路40产生的直流电力转换为交流电力传递给所述交流负载组件502。

本实施例中所述逆变器组501包括三个逆变器，且所述三个逆变器为并联连接，其中一个所述逆变器工作，另两个所述逆变器备用，同时也考虑到当基于碳基电容电池组的发供电独立系统在全开的情况下，若一个逆变器不够用的情况下，三个逆变器可以同时一起工作。

基于碳基电容电池组的发供电独立系统还包括一备用的第二发电机60，所述第二发电机60与所述交流负载组件502并联连接，所述第二发电机60用于直接为所述交流负载组件502提供交流电力，在第二发电机60前还设置有一断电耦合开关，在不需要第二发电机60供电时候，也可断开此断电耦合开关，第二发电机60产生的电力为交流电，可供交流负载组件502使用，其中第一发电机101产生的电量大于第二发电机60产生的电量，这里所说的发电机都是指的是柴油发电机。

本实施例中所述直流负载组件302包括多个直流负荷，所述多个直流负荷为并联连接，直流负荷主要为电阻或汽车内部的一些直流电器；所述交流负载组件502包括多个交流负荷，所述多个交流负荷为并联连接，交流负荷可以为灯泡、插座、风扇或电动机，这些电器件都需要交流电驱动。

所述碳基电容电池组20包括多个碳基电容电池201，所述多个碳基电容电池201之间为串联和/或并联的方式组合，碳基电容电池201的串并联的组合方式取决于发电机的瞬间工作电压或者发电机的持续工作电流。

如图2所示，图2为碳基电容电池201的结构图，所述碳基电容电池201包括极板2011、位于所述极板2011之间的电解液2012，以及位于所述电解液2012中的电容纸2013或膜，所述极板2011包括：金属材料的集流体，以及涂覆于所述集流体上的碳锂混合纳米级多孔材料层，所述碳锂混合纳米级多孔材料层由纳米级多孔碳元素基材与锂粉混合而成，所述纳米级多孔碳元素基材采用高分子活性炭和/或石墨烯。

本实施例中碳基电容电池201的额定工作电压为2.5-3V，碳基电容电池201结合了锂离子电池和电容器二者的优点，同时规避了两者所面临的缺陷，可望很好填补电池与电容器之间的技术空白，其能量存储过程既包含锂离子与电极材料体相发生的可逆法拉第化学反应，又包括电化学活性材料对离子的可逆吸脱附过程，碳基电容电池组20是一种新型能源电池组，碳基电容电池组20中的碳基电容电池201可存储大量电力，循环使用时间长，能满足动力负载长时间稳定工作的需要。

由此，本实施例通过提供一种基于碳基电容电池组20的发供电独立系统，采用碳基电容电池组20作为储备电源，碳基电容电池组20中的碳基电容电池201是一种新型电池，与传统存储性电池相比，它同时具有电容的性质和电池的特点，具有抗冲击，使用寿命长，工作温度特性稳定，更佳的荷电保持能力及容量恢复能力，可以向铅酸电池一样长期浮充运行等优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。